白蓮河抽水蓄能電站事故照明運(yùn)行方式探討

李帥軒，杜 義

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北 羅田 438600）

1 工程概況

白蓮河抽水蓄能電站事故照明系統(tǒng)電源采用交直流電源共同供應(yīng)，燈具為白熾燈。照明系統(tǒng)正常情況下，三相交流電源正常，交流接觸器1C帶電閉合，負(fù)荷由A、B、C三相交流供電。當(dāng)交流電源丟失時(shí)，交流接觸器1C失電斷開，直流接觸器2C帶電閉合，負(fù)荷由直流供電。當(dāng)交流電源恢復(fù)時(shí)，直流接觸器2C失電，交流接觸器1C帶電閉合，負(fù)荷自動(dòng)切換到交流電源供電。事故照明原理見圖1。

白蓮河蓄能電站事故照明380 V交流電源取自全廠照明配電盤Ⅱ段，220 V直流電源取自全廠直流系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ段，正常情況下只有一段投入運(yùn)行，通過1個(gè)雙投隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)切換。

2 事故照明接線方式改造

2.1 事故照明系統(tǒng)報(bào)警

圖1 事故照明系統(tǒng)電氣原理示意

2011年8月11日，主廠房直流系統(tǒng)出現(xiàn)接地報(bào)警故障，檢查原因?yàn)槭鹿收彰髦绷鹘佑|器2C線圈故障短路接地導(dǎo)致直流系統(tǒng)接地。在進(jìn)行備件采購時(shí)發(fā)現(xiàn)原正泰生產(chǎn)的型號(hào)NC1-9504，線圈控制電壓為直流220 V四相直流接觸器已停產(chǎn)，替代產(chǎn)品中四相直流接觸器最大電流只有25 A，不滿足容量要求。

2.2 接線方式改造

由于原四相直流接觸器已停產(chǎn)，替代產(chǎn)品中四相直流接觸器最大電流只有25 A，不滿足容量要求。在咨詢廠家替代接觸器型號(hào)參數(shù)，對(duì)比分析后，決定改用額定電流為95A的NC1-9511Z直流接觸器代替。而NC1-9511Z的直流接觸器主回路只有三相，和四相的交流接觸器NC1-9504不匹配。為了實(shí)現(xiàn)事故照明的正常切換和滿足A、B、C三相照明負(fù)荷的正常工作，將交流電源改為B、C兩相供應(yīng)，在交流接觸器下端將A、B兩相短接，A、B兩相負(fù)荷由B相供應(yīng)。改造接線方式后如圖2。

圖2 事故照明接線方式改造

2.3 接線方式變更計(jì)算分析

更改接線方式后，事故照明系統(tǒng)仍能實(shí)現(xiàn)380 V交流失電后投直流事故照明，交流恢復(fù)正常自動(dòng)切換到交流事故照明的功能，同時(shí)也滿足機(jī)械閉鎖要求。但更改接線方式后可能會(huì)出現(xiàn)交流三相電流不平衡的情況，影響變壓器正常運(yùn)行。由于變壓器不對(duì)稱運(yùn)行會(huì)增加變壓器的損耗，引起繞組發(fā)熱，絕緣老化加快等不利影響，現(xiàn)結(jié)合電站實(shí)際情況進(jìn)行分析。

根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，變壓器三相負(fù)荷電流不平衡率不允許超過20%，且變壓器中性點(diǎn)電流不得高于變壓器低壓額定電流的25%。

更改接線方式后，照明變壓器48B A、B、C三相負(fù)荷電流分別為71、78 A和66 A。事故照明A、B相負(fù)荷電流共17.6 A，C相負(fù)荷電流為4.2 A。

變壓器三相負(fù)荷電流不平衡率K=（Imax-Imin）/Imax×100%=（78-66）/78×100%=15.4%＜20%，滿足要求。

中性點(diǎn)電流 In=Ia+Ib+Ic=10.44 A＜721.7 A，滿足要求。

綜合計(jì)算分析，變壓器三相負(fù)荷不平衡率和中性點(diǎn)電流均在正常范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求，更改接線方式后不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 事故照明系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題

自白蓮河蓄能電站事故照明系統(tǒng)投運(yùn)以來，主要存在接觸器線圈燒壞和燈泡燒壞兩個(gè)方面的問題。

（1）接觸器線圈燒壞。事故照明380 V交流電源取自全廠照明配電盤Ⅱ段，在廠用電倒換照明的過程中，接觸器會(huì)動(dòng)作進(jìn)行交直流電源切換，廠用電倒換較為頻繁導(dǎo)致接觸器也動(dòng)作頻繁，影響接觸器的壽命，導(dǎo)致接觸器線圈燒壞。

（2）白熾燈泡燒壞。在所有用電的照明燈具中，白熾燈的效率是最低的，它所消耗的電能只有很小的部分，即12%～18%可轉(zhuǎn)化為光能，而其余部分都以熱能的形式散失了。至于照明時(shí)間，這種電燈的使用壽命通常不會(huì)超過1 000 h。電站事故照明運(yùn)行方式設(shè)計(jì)為長明，即24 h持續(xù)照明，這種運(yùn)行方式下燈泡的壽命約為42 d，而事故照明交流電壓的電壓約為236 V，比額定電壓220 V偏高，也會(huì)在一定程度上影響白熾燈的壽命。

4 電站事故照明運(yùn)行方式分析與探討

針對(duì)事故照明系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)接線方式改造后的幾種事故照明運(yùn)行方式進(jìn)行了比較分析。

（1）事故照明電源取自主廠房直流系統(tǒng)，接線方式簡單，便于維護(hù)；廠用電倒換不影響事故照明的穩(wěn)定運(yùn)行。但電站在正常運(yùn)行方式下，直流負(fù)荷增加，充電機(jī)輸出電流增加，影響充電機(jī)使用壽命。

（2）事故照明電源取自主廠房UPS，接線方式簡單，便于維護(hù)；廠用電倒換不影響事故照明的穩(wěn)定運(yùn)行。但電站在正常運(yùn)行方式下，UPS負(fù)荷增加，UPS輸出電流增加，影響UPS使用壽命。

（3）僅事故情況下投入的事故照明，電源取自主廠房直流系統(tǒng)。接線方式簡單，便于維護(hù)；正常情況下不增加直流或UPS負(fù)荷。但在正常情況下，事故照明不投入運(yùn)行。

（4）僅事故情況下投入的事故照明，電源取主廠房UPS系統(tǒng)。接線方式簡單，便于維護(hù)；正常情況下不增加直流或UPS負(fù)荷。但正常情況下，事故照明不投入運(yùn)行。

（5）基于UPS的事故照明交直流自動(dòng)切換。設(shè)計(jì)思路為直流接觸器1C改用線圈控制電源為交流220 V AC的交流接觸器NC1-9504（與之前直流接觸器唯一不同的參數(shù)是線圈控制電壓為交流220 V），當(dāng)事故情況下，交流電源丟失，需要交流接觸器2C動(dòng)作由直流電源供電，故需從UPS引入一路交流電源。設(shè)計(jì)方案如圖3。此方式的優(yōu)點(diǎn)是可以恢復(fù)正常情況下A、B、C三相負(fù)荷供電，中間繼電器損耗很小，不會(huì)增加UPS負(fù)荷。缺點(diǎn)是需從UPS單獨(dú)引進(jìn)一路電源。

5 結(jié) 語

現(xiàn)階段，抽水蓄能電站地下廠房事故照明系統(tǒng)基本是采用交直流切換，即正常情況下事故照明由交流供電，事故情況下事故照明由直流供電。這就要求事故照明燈具在交直流供電情況下均能正常工作。目前市場(chǎng)上能滿足這樣要求的只有傳統(tǒng)的白熾燈，但這種燈具存在能耗大，亮度小，壽命低等缺點(diǎn)，長時(shí)間運(yùn)行不利于照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而且，傳統(tǒng)的白熾燈逐漸被節(jié)能燈所代替，即將被市場(chǎng)淘汰而停產(chǎn)。對(duì)于目前電站事故照明為24 h長明的運(yùn)行方式，存在能耗大，亮度低，穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)和隱患。

圖3 基于UPS電源的事故照明切換

正常情況下，工作照明采用的節(jié)能燈和熒光燈等，能滿足正常的照明需求，事故照明不能發(fā)揮其功效。因此，建議取消正常情況下事故照明的投入，僅在事故情況下投入，一方面接線方式會(huì)變得簡單，便于檢修維護(hù)，同時(shí)，僅事故情況下投入也可以增加燈具的壽命和事故照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。